赣江石虎塘船闸输水系统毕业设计

1、毕业设计（论文）题目 赣江石虎塘船闸输水系统设计 前 言我国有大小天然河流5800多条，总长40多万公里。其中赣江位于长江中下游南岸，源出赣闽边界武夷山西麓，自南向北纵贯全省，是江西省最大河流。其长766公里，流域面积83500平方公里，自然落差937米，多年平均流量2130立方米每秒，水能理论蕴藏量360万千瓦。石虎塘航电枢纽系赣江赣州至湖口河段自上而下6个规划梯级中的第3个梯级，坝址位于泰和县城公路桥下游26km的石虎塘村附近，下距吉安井冈山大桥33km，坝址左岸有赣粤高速公路京九铁路和105国道通过，现有航道等级为级，对外交通较方便。通航船闸以其技术相对成熟，运行稳定可靠，建设、运行和维

2、护成本较低等优点，成为过坝通航建筑物的主要型式而得到广泛应用。由于水运具有大运量，低成本的特点，为企业节约了大量的物流成本，提高了企业的经营效益。随着经济的快速增长、中型 企业和现代物流业的兴起，上规模、大吨位的货物量对水运产生了极大的需求。在赣江石虎塘修建渠化枢纽充 分利用赣江的水资源不仅能解决赣江因枯水期降水少水源不足引起的干枯问题还能够通过船闸等通航设施，降低水位落差的影响，通过渠化提高赣江石虎塘段河流的航运等级，让更大吨位的船舶能够在此通行，大力推动航运的发展。本设计主要按照船闸总体设计规范、船闸输水系统设计规范、船闸闸阀门 设计规范、船闸水工建筑物设计规范等船闸规范，参照现有的一些国

3、内外船闸资料，结合赣江石虎塘的具体的情况，并在老师的悉心指导下对赣江石虎塘船闸的总体布置、输水系统、闸墙结构、闸阀门等部分进行了设计。通过本次设计可以巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识，训练自己综合运用所学知识的独立 分析和解决实际工程问题的能力，同时训练自己计算能力、绘图能力、论文撰写能力、语言表达能力、创新能力，培养自己的敬业和合作精神，让我获益匪浅。目 录前 言1摘 要1ABSTRACT1第一章 设计资料1（1） 规划航道等级1（2） 货运量1（3） 通航情况1（4） 代表船型1（5） 水文气象资料2（6） 坝址水位流量关系2（7） 地质、地貌3（8） 地形资料3第二章

4、船闸总体设计52.1船闸及引航道在枢纽中的布置52.1.1船闸及引航道总平面布置52.1.2口门区的防沙及水流条件要求62.1.3引航道平面形状与尺寸72.2船闸型式选择82.2.1船闸的线数和级数82.2.2船闸建设规模及标准82.3船闸的平面尺寸及各部高程82.3.1闸室有效长度92.3.2闸室有效宽度92.3.3门槛最小水深102.3.4船闸最小过水断面的断面系数102.3.5根据设计资料进行过闸船舶组合102.3.6船闸及闸门各部位高程112.4船闸通过能力计算122.4.1船舶过闸时间122.4.2通过能力验证142.5船闸耗水量计算152.5.1单级船闸单向一次过闸的用水量152.

5、5.2单级船闸双向一次过闸的用水量162.5.3在单向过闸和双向过闸机会均等情况下，一次过闸用水量采用单、双向过闸用水量的均值：172.5.4闸阀门漏水量172.5.5船闸一天内平均耗水量18第三章 输水系统型式选择及水力计算193.1船闸输水系统选择193.1.1集中式输水和分散式输水型式选择193.2输水系统水力计算203.2.1初步确定输水闸门处廊道断面尺寸203.3输水廊道布置213.3.1布置原则213.3.2输水系统布置内容223.4局部阻力系数和流量系数计算233.4.1灌水段计算233.4.2泄水段计算353.5输水阀门后廊道的水力条件复核453.5.1阀门后压力计算453.6

6、引航道内船舶的停泊条件46第四章 闸阀门及启闭机型式的选择484.1闸门型式的选择及尺寸的确定484.1.1闸门型式的选择484.1.2门扇尺寸的确定484.2阀门型式的选择及尺寸确定494.3闸首尺寸及布置494.3.1闸首长度504.3.2闸首宽度514.3.3底板厚度和门塘深度514.4启闭机型式的选择514.4.1人字闸门514.4.2事故检修门514.4.3阀门52第五章 船闸结构初步设计535.1结构初步选型535.1.1船闸结构选型535.1.2基本情况545.2混凝土重力式555.2.1混凝土重力式闸墙断面尺寸及墙后回填布置555.2.2低水位时闸墙荷载计算565.2.3检修水

7、位闸墙荷载计算695.3钢筋混凝土悬臂式闸墙835.3.1钢筋混凝土悬臂式闸墙断面尺寸及墙后布置835.3.2钢筋混凝土悬臂式闸墙低水位时闸墙荷载计算855.3.3检修时期荷载计算955.4方案比选104第六章 闸墙结构的技术设计1066.1高水位时情况计算1066.1.1自重1076.1.2土压力1076.1.3其他荷载1116.1.4荷载及其效应汇总1136.1.5高水位运用情况的各项验算1146.2运用低水位进行验算1216.2.1前趾1-1截面验算1226.2.2后趾2-2截面验算1236.2.3截面3-3验算1256.3检修水位运用情况1276.3.1前趾1-1截面验算1276.3.

8、2后趾2-2截面验算1286.3.3截面3-3验算130结 论132总 结133致 谢134参考文献135摘 要本设计是赣江石虎塘输水系统设计，赣江是江西省最大的河流，位于长江中下游南岸，自南向北纵贯全省，有13条主要支流汇入。长766公里，流域面积83500平方公里。自然落差937米，多年平均流量2130立方米每秒，水能理论蕴藏量360万千瓦。本设计的主要内容包括船闸总体布置、船闸通过能力，船闸输水系统选择及水力计算，闸室结构设计四个主要方面。船闸布置在左岸，水流条件满足停泊条件要求，且不会出现淤积；引航道根据地形采用对称型式，上下引航道与河道平衡连接。本设计采用简单分散式输水系统中的侧墙长

9、廊道短支孔输水系统。在输水系统的设计中，包括进行各部分尺寸设计，灌泄水所需时间、流量最大值、水位与时间的关系等水力特性。船闸结构形式选择了较为常见的素混凝土重力式结构和钢筋混凝土悬臂式结构进行比较。 在低水情况，高水情况，检修情况三种情况下对结构进行稳定性、抗倾、抗滑、地基承载力、截面应力等验算，最终确定素混凝土重力式结构并且进行截面验算。设计结果闸室灌泄水和结构稳定、抗倾、抗滑、地基承 载等，都满足规范要求。关键词：赣江石虎塘，船闸，输水系统，闸室结构ABSTRACT窗体顶端窗体顶端This design is Gan Jiang Shihutang water system design,

10、 the Gan River is the largest river in Jiangxi Province, located in the south bank of the Yangtze River, runs through the province from south to north, there are 13 major tributaries. Length of 766 km, the basin area of 83,500 square kilometers. Natural drop 937 meters, average annual flow of 2130 c

11、ubic meters per second, the water reserves of 3.6 million kilowatts.窗体底端窗体底端窗体顶端The main contents of this design include the overall arrangement of locks, lock computing capacity, lock water and hydraulic system selection, structural design four main chamber. Lock arranged on the left bank, the wate

12、r conditions berthing conditions require, and will not appear siltation; symmetrical approach channel depending on the terrain type, lead up and down the river channel with balanced connection. This design uses a simple distributed water systems sidewall gallery and short branch bore water systems.

13、Water in the design of the system, including the size of each part of the design, the time required for filling discharge, maximum flow rate, the hydraulic characteristics of the relationship between water level and time. Lock the more common forms of structure choice of plain concrete and reinforce

14、d concrete gravity structure cantilevered structure for comparison. In the case of low water, high water, the maintenance situation three cases of structural stability, anti-dumping, anti-slide, foundation bearing capacity, stress checking sectional finalize plain concrete gravity structure and sect

15、ioned checking. Results irrigation sluice chamber design and structural stability, anti-dumping, anti-slide, foundation bearer, etc., to meet regulatory requirements.KEY WORDS:Gan Jiang Shihutang,ship lock,water system,chamber structure窗体底端第一章 设计资料（1） 规划航道等级本船闸近期设计航道等级为VI级，远期设计航道等级为IV级。（2） 货运量表1.1 货

16、运量过坝年货运量（万t）（双向）近期远期230480（3） 通航情况通航期N=352天/年，客轮及工作船每天过闸次数，船只装载量利用系数，货运量不均匀系数，船闸昼夜工作时间小时，一般船速，空载干舷高度（最大）取1.5m。（4） 代表船型表1.2推荐船型船队表序号项目营运组织船队尺度（m）机动船尺度（m）载重量（t）总长总宽吃水总长总宽吃水1T97kw+FB2×200t分节驳顶推船队768.21.3168.21.23502T147kw+FB2×300t分节驳顶推船队889.21.5188.21.55503J147kw×300t+B500t机动驳顶推船组9010.81

17、.6458.61.57504J40kw×100t单船-31.56.31.21005J88kw×300t单船-408.61.53006J147kw×500t单船（枯水减载）-4710.31.95507500t级油船单船-5510.81.6500836TEU集装箱船单船-5510.81.836（TEU）（5） 水文气象资料 赣江流域属于亚热带湿润季风气候，气候温和，雨量充足，非常适宜植物、动物、人类生长，年均降水量1400-1800毫米。赣江流域南北地跨4个纬度，干流天然落差达937m，导致南北气候出现差异，这种差异主要表现在：气候，南北年平均相差3左右，流域平均气温

18、17.8，以于都19.7最高，南高北低；相应10的积温，上游区6000，中游区5500，下游区5500，同样无霜期南部比北部长。但由于南北地势不同，南部山地多，北部低丘岗地多，南北年平均最低气温和最高气温均差别不大。降水，最突出的是赣江中游区是全流域的降水低值区，泰和年均降水量仅1413.2毫米，比流域平均值低247,7毫米，为低值中心，流域雨季（4-6月）降水量最少的也在该区的万安为619.9mm，比最多的弋阳（1023.6mm）少403.7毫米，也正是将鱼的这种分布特征，吉泰盆地和赣南50多年基本上没有发生过大暴雨。太阳辐射和日照时数，大体上上游区辐射强度大，为全流域的一个高值区之一，日照

19、时数也较多，无论上、中、下游区太阳辐射和日照时数东部均高于西部。（6） 坝址水位流量关系表1.3 赣江石虎塘船闸工程坝址特征水位、流量序号项目设计洪峰流量（m³/s）下泄流量（m³/s）坝前水位（m）下游水位（m）1P=2%（校核洪水）60.802P=5%（设计洪水）59.203正常蓄水位57.524死水位5上游最高通航水位57.526上游最低通航水位52.097下游最高通航水位57.388下游最低通航水位45.66（7） 地质、地貌赣江流域地质构造属湘赣褶皱凹陷区，二叠纪地层，露头岩石60%为可溶性石灰岩，喀斯特地形显著，溶洞、溶沟、裂隙发育，受多次构造运动的影响，褶皱断

20、层发育。河床主要为第四系残坡积粉质粘土、人工填土、冲洪积砂土、卵石土、粉质粘土、粉土。人工填土(Q4ml)：主要为杂填土，次为素填土，主要由粘土、砂土、砂、泥岩碎块石、建筑垃圾及生活垃圾等组成，松散稍密，一般厚度小于3m。冲洪积粉质粘土(Q4al+pl)：可塑硬塑状，稍有光泽，干强度及韧性中等，分布于场地中前部175m高程以下，从北至南含砂量增大,厚度0.0017.90m。 冲洪积粉土(Q4al+pl)：软塑可塑硬塑状，多分布于场地中前部一级阶地及冲沟两侧，厚度0.0037.60m。 残坡积粉质粘土(Q4el+dl)：可塑硬塑状，稍有光泽，干强度及韧性中等，分布于场地北侧175m高程以上，厚度

21、0.00m 18.50m，一般厚度小于3m。冲洪积砂土(Q4al+pl+):近水边多为细砂。主要成分为长石及少量云母，颗粒细而均匀，含泥量1030，局部见透镜状粘土。稍湿，浅部松散，中部稍密-中密，下部为密实。主要分布于场地南部近水边大部分地段，厚度 0.00-22.30m 。冲洪积卵石土(Q4al+pl)：灰色，稍密实，由细砂与卵石组成，卵石成份为花岗岩、石英岩等，呈椭圆、扁圆状，直径20-250mm，含量55-75，分布于场地长江沿岸一带。厚度。（8） 地形资料 赣江自南向北纵贯江西全省，是江西的黄金水道，也是全国水运主通道之一，石虎塘航电枢纽为赣江赣州至湖口河段自上而下6个规划梯级中的第

22、3个梯级，是以航运为主，兼顾发电、防洪等水资源综合利用的航电枢纽工程。工程建设对促进江西腹地经济发展和井冈山革命老区脱贫致富，加快赣江中下游开发，适应赣江水运快速增长和船舶大型化，改善赣江通航条件，以及通过必要的防护工程建设提高石虎塘库区的防洪标准，改善沿江两岸人民生产、生活条件具有积极的作用，经济效益显著。枢纽坝址位于泰和县城公路桥下游26km的石虎塘村附近，下距吉安井冈山大桥33km，现有航道等级为级，对外交通较方便，赣江此处河段呈“S”形，船闸利用河弯布置在枢纽右岸阶地上，其轴线与坝轴线呈90°正交。 第二章 船闸总体设计2.1船闸及引航道在枢纽中的布置船闸及引航道总平面布置表

23、2.1船闸平面布置方案比选项 目方案一：左船闸右厂房方案方案二：右船闸左厂房方案建筑物布置方式左船闸右厂房方案的优点是首先考虑航运的要求，将船闸布置在直线段较长的左岸，有利于船只进出船闸，上下游引航道与原河道衔接畅顺；右河床为凹岸深槽，布置厂房有利于厂房进水和出水，同时比右船闸方案可大大缩短万合导排渠的长度。泄水建筑物布置于主河床，流态好，泄流能力强，有利于洪水渲泄。右船闸左厂房方案的缺点是船闸布置在直线段很短的右岸，口门区下游不远即为“S”型河弯道，航道要拐向左岸才能接顺原天然航道，当泄水闸泄洪时，对下游船只通航不利，存在较大危险性。上下游引航道与原河道衔接不畅顺，下游引航道与导排渠有较大夹

24、角，导排渠排泄设计流量洪水时将会对船只进出船闸产生严重影响，不有利于船只进出船闸；左河床为凸岸浅滩，布置厂房有不利于厂房进水和出水。泄水建筑物布置于主河床，流态好，泄流能力强，有利于洪水渲泄；施 工 分 期一期施工右岸厂房（含鱼道）及相邻1.5孔泄水闸、左岸船闸及相邻7.5孔泄水闸。施工左岸厂房（含鱼道）及相邻8.5孔泄水闸、右岸船闸。二 期施工左侧14孔泄水闸施工右侧14.5孔泄水闸施工通航一期一期由中间河床过流、通航；一期由中间河床过流、通航；二期二期由已建船闸通航。二期由已建船闸通航。地质条件左岸船闸建筑物基本上没有大的不利地质构造，右岸厂房也避开了F2断层，地质条件优于右船闸方案。右岸

25、船闸闸室位于F2断层上，靠船墩坐落在F1断层上，对建筑物结构不利，地质条件不如左船闸方案。施工条件前期河道疏竣量大,施工准备期压力大,其它无本质区别。 前期河道疏竣量小,施工准备期短,其它无本质区别。运行管理条件船闸布置在交通方便的左岸（铁路、高速公路、国道均在左岸附近通过）符合本枢纽工程以交通作为首要任务的宗旨，有利于将来发展大交通（水陆联运、货物集散等）。船闸布置在交通不便的右岸，不符合本枢纽工程以交通作为首要任务的宗旨，不有利于将来发展大交通（水陆联运、货物集散等）。水流条件上下游引航道与原河道衔接畅顺，航道水流条件良好；右河床为深槽，厂房进水和出水条件良好。由于右岸有万合导排渠，其排洪

26、时下游引航道水流条件恶劣；左岸河床地势高，厂房进水和出水条件同样恶劣。淹没拆迁左岸为河滩地，建筑物布置占用的农地较少，淹没拆迁、赔偿费用低。右岸建筑物布置占用的农地较多，若要修建二线船闸，对房屋的影响较大。船闸下游出口靠近村庄、房屋，影响较大。淹没拆迁、赔偿费用高。施工工期及发电工期两方案工期差不多，没有本质区别，高峰施工强度略有变化 经过上述比对，选用左船闸右厂房方案为宜。图2.1 左船闸右厂房布置方案示意图口门区的防沙及水流条件要求石虎塘坝址河道呈“S”形河弯，主河槽为右岸，右岸为凹岸，左岸为凸岸。由于主河槽位于右岸，所以在河段右岸设电站厂房而在左岸设船闸为宜。但是左岸为凸岸，存在着泥沙淤

27、积现象，为使口门区无泥沙淤积，可在船闸一侧布置冲沙闸。另外由于远离主河槽，水流条件相对较好，稍加治理便可水流满足船舶安全进出闸和停泊条件。引航道平面形状与尺寸引航道采用对称型引航道。 图2.2 对称型引航道引航道水深引航道水深为设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水深，等于设计船队满载吃水加富余水深。IV级船闸：；为设计最大船舶（队）满载吃水；，所以取引航道水深为2.7m.引航道长度 引航道主要包括导航段、调顺段、停泊段、过渡段和制动段，这里以计算前三项为主。A、导航段长度；船舶出闸时，在船尾尚未驶出闸首前，必须沿船闸轴线直线行驶，不能转向。只有当船尾通过闸首边界后，船首才能离开船闸轴线转向。

28、取，其中为设计最大船队或设计最大船舶的长度，在此设计中为90m，所以取为100m。B、调顺段长度；调顺段是进出船闸的船舶从引航道航线转到船闸轴线或从船闸轴线转到引航道轴线，或曲线进闸船舶由停靠轴线转到船闸轴线所需要的长度。取，即为，取为150m。C、停泊段长度；停泊段是供等待过闸的船舶（队）停靠并与出闸船舶（队）交错避让的一段引航道，其长度应满足：，即为100m。所以，引航道总长引航道宽度根据预测货运量大小以及闸位地形情况，船闸上、下游引航道的宽度考虑满足单侧船舶（双列）或者双侧船舶（单列）等待过闸，另一侧或中间出闸船舶航行要求。计算公式为：其中，设计最低通航水位时，设计最大船舶满载吃水船底处

29、的引航道宽度（m）；设计最大船舶的宽度（m）；一侧等候过闸船舶的总宽度（m）；另一侧等候过闸船舶的总宽度（m）；船舶之间的富余宽度，取其中设计最大船舶宽度=10.8m，等待过闸的船舶总宽为=10.8m，富余宽度=10.8m。所以，=10.8+2×10.8+2×10.8=54m.即可以取引航道宽度为60m。根据以上计算，引航道尺度为350m×60m×2.7m2.2船闸型式选择船闸的线数和级数根据设计地点最高水头为11.86m,为低水头船闸，且规划远期航道等级为IV级，所以本设计选取单级单线船闸。船闸建设规模及标准该船闸远期航道等级为IV级，远期通过货运量设

30、计要求为480万吨，近期通过货运量设计要求为230万吨；该船闸所在航道设计代表船型近期为100吨级货船，远期为500吨级货船。2.3船闸的平面尺寸及各部高程船闸的基本尺度是指船闸正常通航过程中，闸室可供船舶安全停泊和通过的尺度，包括有效长度、有效宽度和门槛水深。（1）闸室有效长度、有效宽度和门槛水深必须满足船舶安全进出闸和停泊的条件，并应满足下列要求：（2）船闸设计水平年内各阶段的通过能力，应满足过闸船舶总吨位数量和客货运量要求；（3）应满足设计船队能一次过闸；（4）应满足现有运输船舶和其他船舶过闸的要求。闸室有效长度闸室有效长度，是指船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停泊的长度。闸室有效长度等于

31、设计最大船队长度加富余长度，即： 式（2.1）其中，闸室有效长度（m）； 设计船队、船舶计算长度（m）；当一闸次只有一个船队或一 艘船单列过闸时，为计算最大船队、船舶长度；当一闸次有两个或多个船队船舶纵向排列过闸时，则等于各设计最大船队、船舶长度之和加上各船队、船舶间的停泊间隔长度。 闸室富余长度（m）；与船队的尺度、队形和吨位有关，是确定闸室有效长度的一项重要参数，根据船实践和船舶操纵性能，可取： 对于顶推船队：； 对于拖带船队：； 对于机动驳和其他船舶：。所以取闸室有效长度为120m。闸室有效宽度闸室有效宽度，是指闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离，为闸室两侧闸墙面间的最小净宽度。对于

32、斜坡式闸室，其有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。闸室有效宽度计算公式为： 式（2.2） 其中：式中：船闸闸首口门和闸室有效宽度（m）； 同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度（m）， 当只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶的宽度； 富余宽度（m）； 富余宽度附加值（m），当； 过闸停泊在闸室的船舶列数。值得注意的是：闸室的有效宽度应不得小于按公式计算的值，并宜根据计算结果套用现行国家标准内河通航标准中规定的8m、12m、16m、23m、34m宽度。所以取闸室有效宽度为16m。门槛最小水深门槛最小水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度，与船舶（队）最大吃水和

33、进闸速度有关，对船舶（队）操纵性和工程造价有较大影响，船闸运用和模型试验表明，增加富余深度比增加富余宽度有利。船舶（队）进、出闸时水被挤出或补充主要从船底下流入，如富余深度小了，则影响水量的补充，增加船舶下沉量。我国船闸设计规范采用的门槛水深大于等于设计最大船舶（队）满载吃水的1.6倍，即： 式（2.3）式中：门槛最小水深（m）； 设计船舶、船队满载时的最大吃水（m）。 ；所以取门槛最小水深为3.2m.船闸最小过水断面的断面系数为保证船队、船舶安全顺利过闸，一般要求：式中：设计最低通航水位时，闸室过水断面面积（）； 最大设计船队、船舶满载吃水时船舯断面水下部分断面面积（）.所以，满足要求，则不

34、需要加大门槛水深。根据设计资料进行过闸船舶组合（1）近期设计代表船型100t，设计年货运量为230万t. 富余宽度： 富余长度：图2.3 6×100t（J40kw）=600t图2.4 4×100t（J40kw）+2×50t（规范）=500t图2.5 2×100t（J40kw）+4×50t（规范）=400t所以，该船闸近期的平均吨位为500t。（2）远期设计代表船型为500t，设计年货运量为480万t. 富余宽度： 富余长度：图2.6 2×500t（500t级油船）=1000t图2.7 2×550t（J147kw）=1100t

35、图2.8 2×300t（J88kw）+100t（J40kw）+2×100（规范）=900t所以，该船闸的远期平均吨位为1000t。船闸及闸门各部位高程表2.2船闸及闸门各部位高程序号计算内容计算水位计算式结果（m）1上闸门门顶高程校核洪水位L1L1+超高61.302下闸门门顶高程上游设计最高通航水位L2L2+超高58.023上闸首墙顶高程校核洪水位L1L1+结构安装高度61.804下闸首墙顶高程上游设计最高通航水位L2下闸门门顶高程+结构安装高度闸室墙顶高程59.525闸室墙顶高程上游设计最高通航水位L2L2+空载干舷高度59.126上闸首门槛顶高程上游设计最低通航水位L3

36、L3-门槛水深48.897下闸首门槛顶高程下游设计最低通航水位L4L4-门槛水深42.468上游引航道底高程上游设计最低通航水位L3L3-引航道最小水深49.399下游引航道底高程下游设计最低通航水位L4L4-引航道最小水深42.9610闸室底高程下游设计最低通航水位L4下闸首门槛高程42.1611上游导航及靠船建筑物顶高程上游设计最高通航水位L2L2+空载干舷高度59.1212下游导航及靠船建筑物顶高程下游设计最高通航水位L5L5+空载干舷高度58.982.4船闸通过能力计算船舶过闸时间一次过闸时间是指船舶过闸时，船闸完成循环运行操作所需时间，取决于船舶进出闸的运行速度和船闸的技术指标。过闸

37、方式有单向和双向两种，过闸时间也要分别计算。（1）船舶（队）进出闸时间船舶（队）进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定。对单向过闸和双向过闸应分别计算。单向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，单向出闸距离是船舶（队）自闸室内停泊处至船尾驶离闸首之间的距离；双向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离是船舶（队）自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离。单向进闸距离：单向出闸距离：双向进闸距离：双向出闸距离：其中：闸室有效长度； 系数；低水头船闸取小值，高水头船闸取大值，中水头船闸取中值。 引航道第一、二段长度，即为导航段与调顺

38、段长度。根据船闸设计总体规范，如下表所示：表2.3 船舶过闸平均速度（m/s）过闸船舶类别进闸出闸单向双向单向双向船队0.50.70.71.0排筏0.30.50.50.6机动船0.81.01.01.4非机动船0.40.50.40.5则： 单向进闸时间： 单向出闸时间： 双向进闸时间： 双向出闸时间：1.闸门启、闭时间闸门启闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关，在总体设计阶段可按下值选取，闸首口门宽度小于20m时，取1-2min；闸首口门宽度为20-34m时，取2-3min；淹没深度大于15-20m时，取5-6min；对提升闸门，按其提升高度确定。在闸门启闭机械设计完成后，可采用设计的启闭时间。由

39、于该设计闸首口门宽度为16m，小于20m，所以闸门启、闭时间取2min。2.闸门灌泄水时间船闸灌泄水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度有关。一般在8-12min之间，可取为10min。3.船舶（队）进出闸门间隔时间当同一闸次容纳两个或两个以上船舶（队）过闸时，需要计算第一个船舶（队）与最后一个船舶（队）启动间隔时间，其间隔时间与船舶（队）型式、技术性能、驾驶员技术水平、引航道尺度和布置、导航和靠船建筑物布置等因素有关，一般取3-10min。可在此处取6min。单向过闸时间： 双向过闸时间： 单级船闸船舶平均过闸时间。单级船闸船舶平均过闸时间应根据船闸实际运行中船闸单向和双向过闸的闸次比率确定。

40、当单向过闸和双向过闸次数相等或相近时，可采用下式确定：通过能力验证日平均过闸次数 式（2.4） 取n=30式中：日平均过闸次数； 船闸日工作时间（h），应根据船闸实际工作情况确定，对昼夜通航的情况下，可取20-22h; 船闸一次过闸时间（min）。年过闸客货运量 式（2.5）式中：日平均过闸次数； 每昼夜非货运量过闸次数； 船闸通航天数； 一次过闸平均吨位； 船舶装载系数，与货物种类、流向和批量有关，可根据各河流统计或规划资料选用，本设计中为0.84； 运量不均匀系数，各地区差异很大，本设计中为1.30. 所以，近期： 远期：综上，同时满足近期、远期通过能力要求。2.5船闸耗水量计算船闸的耗水

41、量是船闸的一项中烟的经济技术指标。船闸的耗水量包括船舶过闸用水量和闸、阀门漏水量两部分。过闸用水是指船舶过闸时，闸室灌泄水所耗用的水量，与船闸水头、船闸尺度、过闸船舶排水量、过闸方式、过闸次数等因素有关。闸阀门漏水是指船闸闸、阀门止水不密实，从上游向下游流失的水量，与水头大小、止水构造及其安装质量、使用年限、维护保养情况等有关。单级船闸单向一次过闸的用水量 式（2.6）式中：单级船闸单向一次过闸的用水量（m³）； 闸室水域面积（）； 计算水头（m），该水头不宜采用船闸设计水头，可根据上下游水位历时，选用接近与平均的水头；当计算一次过闸最大用水量时，采用船闸设计水头。本设计正常蓄水位和

42、上游最高通航水位一致，所以计算水头为11.86m。闸室水域面积包括船闸闸室面积和部分闸首面积，为此需要计算闸首的长度。闸首的轮廓尺寸根据闸阀门型式、输水系统布置、启闭机械布置及地基条件等因素确定，须满足使用要求及结构的稳定。闸首在长度方向上一般由门前段、门龛段和支持段组成，对于不同的门型，各段尺寸也各不相同。（1）门前段长度门前段长度，主要根据工作闸门型式、检修门尺度、门槽构造及检修要求确定。当检修门槽设于闸首外与导航墙接缝处时，门前段的长度最小，一般为1.0m左右。该种布置方式能减小闸首长度，但因门槽设在两结构物的缝间，当两结构变位不同时，可能造成门槽不规整，给维修带来不便。在设置检修门槽不

43、增加闸首长度的情况下，应尽量使检修门槽布置在闸首范围内。本设计采用人字闸门，则：式中：检修门槽宽度.可取为2.5m。（2）门龛段长度 对于人字闸门，其门龛段长度式中：闸首的口门宽度（m）； 门龛深度，一般为门厚加； 闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20°-22.5°，本设计取22.5°。为保证闸门在任何位置时均能检查和修理底部止水，门下的自由空间高度一般不小于。 闸门厚度可按（）选取，而闸首口门宽度，本设计取为16m。 所以可求得，那么闸门厚度为1.2m（取闸门厚度为）。将代入求得=11.6m.（3）支持段长度闸门支持段是指支持闸门并承受闸门推力部分的长度，主要应满

44、足结构稳定及强度的要求，并应考虑输水廊道进出口布置的要求。人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工作条件下进行稳定和强度验算确定的，因此需要有足够的长度。可根据公式确定支持段长度。式中：设计水头。所以，可取支持段长度为8m。（为满足低水头人字闸门船闸闸首长度约为闸首口门净宽的倍。）所以，闸首长度闸室水域面积（120+22.1）×16=2273.6。单级船闸单向一次过闸的用水量：2273.6×11.86=26964.9m³单级船闸双向一次过闸的用水量在单向过闸和双向过闸机会均等情况下，一次过闸用水量采用单、双向过闸用水量的均值：闸阀门漏水量采用公式，式中：闸

45、门、阀门漏水量（m³/s）； 止水线每米上的渗漏损失（m³/s/m），当水头小于10m时，取³/s/m，当水头大于10m时，取³/s/m；本设计采用0.002m³/s/m. 闸门和阀门边沿止水线的总长度（m）。止水线长度包括了上游闸门和下游闸门两部分，具体计算步骤如下： 门扇宽度（或称为门扇长度）：式中：闸首边墩墙面间的口门宽度（m）； 由门扇的支垫座和枕垫座的支承面至门龛外缘的距离，通常； 闸门关闭时门扇轴线的倾角，此倾角的大小直接关系到门扇结构所受的轴向压力与传递到闸首边墩的水平推力以及门扇计算长度的大小。国内已建船闸中，一般选取22.5&

46、#176;或20°，美国一般用18°266。本设计中，取16m，取0.06，即为0.96m，取22.5°；代入进公式可得： 门扇长度=上游门扇淹没水深=上游最高通航水位-上游闸门门槛顶高程 =57.52m-48.89m=8.63m;下游门扇淹没水深=下游最高通航水位-下游闸门门槛顶高程 =57.38m-42.46m=14.92m.闸门止水线总长度=9.7×4+8.63×3+14.92×3=109.45m由上述数据，闸门漏水量=0.002m³/s/m×109.45m=0.2189m³/s.而对于单个阀门，其

47、止水线长度为阀门的湿周，即为；阀门总止水线长为36m。所以阀门漏水量为.闸阀门总漏水量为船闸一天内平均耗水量 式(2.7) 式中：船闸一天内平均耗水量（m³/s）； 一昼夜过闸次数。 代入数据，可得：第3章 输水系统型式选择及水力计算船闸输水系统由进出口、阀门段、输水廊道、出水口、消能工和镇静段等组成，是完成闸室灌、泄水运行的主要设备。输水系统型式选择及设计水平，将直接影响到船闸的通过能力、过闸船舶及船闸的安全。输水系统的设计主要应满足下列基本要求：（1）闸室灌水和泄水时间需满足船闸设计通过能力所规定的输水时间；（2）船舶（队）在闸室及上、下游引航道内具有良好的停泊条件，承受的系缆力

48、小于规范允许值；（3）输水系统各部位不应因水流冲刷和空蚀等造成破坏；（4）结构简单，施工及维修方便，工程投资少。3.1船闸输水系统选择集中式输水和分散式输水型式选择船闸输水系统的型式可分为集中输水系统和分散输水系统两大类型。集中输水系统是将输水系统集中布置在闸首范围内，灌水时水流经上闸首集中进入闸室，泄水时水流从闸室的下游端经下闸首泄入下游引航道或坝下，因此，集中输水系统也称为头部输水系统。分散输水系统是将输水系统分散布置在闸首及闸室内，在灌、泄水时，水流通过设在闸室底或闸室墙纵向输水廊道上的一系列出水支管或出水孔，水流分散地流入（出）闸室。因而，分散输水系统也称为长廊到输水系统。输水系统类型

49、可根据一下判别系数初步选定： 式（3.1）式中：判别系数； 设计水头（m）； 闸室灌水时间（min）。当时，采用集中输水系统；当时，采用分散输水系统；当时，应进行技术经济论证或参照类似工程拟定。据资料统计，我国上千座船闸中，除了少数水头在12m以上的船闸采用分散输水系统以外，其余的均采用集中输水系统。但在国外，为了尽量缩短灌、泄水时间，提高船舶过闸效率，即使水头为3-10m的中低水头，也采用分散输水系统。国内船闸输水系统大量采用集中输水系统的原因在于：1）原先我国内河水运行业发展缓慢，船闸尺度较小，对缩短船闸灌泄水时间要求不高；2）单纯性从工程造价角度出发，认为短廊道集中输水闸室结构简单，造价

50、节省。 本设计中，则；其介于2.5和3.5之间，可采用集中输水系统，也可采用第一类分散输水系统。但出于考虑尽可能缩短灌、泄水时间，采用简单式分散输水系统。分散输水系统是通过设置在闸室墙或闸室底板内的纵向输水廊道，以及与之相连的分支廊道和出水支孔，将水流灌入或泄出闸室。与集中输水相比，分散输水系统作用在船舶上的动水作用力（波浪力、流速力、局部力）均相对较小。而简单式的分散输水系统是闸墙内设主廊道，在闸室的中段布置一系列短支孔（管）或横向沟槽与闸室连接，其型式主要有侧墙少支孔、多支孔以及局部分散系统等。适应的水力指标较低，多用于水头不高的船闸。3.2输水系统水力计算输水系统水力指标是指船闸能否正常

51、运行的关键。在船闸总体布置设计基本完成后，应根据闸室输水时间、船舶停泊条件以及船闸安全运行的条件进行水力计算，提出输水系统各主要部分的尺寸和布置，并反复验算设计的科学性和合理性。水力计算的主要内容：（1）输水阀门处廊道断面面积；（2）输水系统的阻力系数和流量系数；（3）计算阀门开启时间和闸室输水时间，分散输水还应计算输水廊道换算长度、惯性超高（超降）值；（4）船闸输水的水力特性曲线；（5）过闸船舶（队）在闸室和引航道内的停泊条件；（6）密封式输水阀门后廊道顶部的压力水头，开敞式输水阀门后的水跃；（7）廊道转弯段内侧及局部点最低压力水头；（8）输水阀门的工作空化数。初步确定输水闸门处廊道断面尺寸

52、根据设计水头和输水时间，并假定流量系数和阀门相对开启时间，先不考虑惯性影响，按下式初步确定阀门断面处廊道断面面积： 式（3.2）式中：计算水域面积，本设计为2273.6； 设计水头，本设计为11.86m； 阀门全开时输水系统的流量系数，可取，取为0.78； 系数=0.78时，锐缘平面阀门取0.536； 表3.1各种输水阀门的值阀门型式不同流量系数（阀门全开时）的值=0.5=0.6=0.7=0.8=0.9锐缘平面阀门0.630.590.560.530.50反向弧形阀门0.580.530.460.430.41 阀门相对开启时间，初步计算时，可取，本设计可取为0.6； 闸室灌水时间，本设计选用10min。 则：所以，取=10.8，具体尺寸为2×（2×2.7），即宽为2.0m，高为2.7m.3.3输水廊道布置布置原则1）使进入闸室的水流尽量分散、对称、均匀分布；2）减少廊道内水流的惯性影响，并且使水流惯性